粉末冶金材料的分类应用研究

2019-03-28 05:10
福建质量管理 2019年10期
关键词:软磁铜基粉末冶金

(西部宝德科技股份有限公司 陕西 西安 710201)

一、粉末冶金生产工艺

具体生产过程如下所示;一是粉末生产:涉及到混合粉料、制取粉末等步骤。适当加入石蜡、汽油等增塑剂,可以增强粉末的可塑性、成型性。二是压制成型:通常在500MPa左右压力条件下,可将粉末压制成型。三是烧结:通过高温真空气氛炉烧结,烧结中注意需存有固态元素,在烧结过程中,粉末颗粒通过一系列物理、化学过程,如结晶与化合、溶解等过程,形成存在孔隙度的冶金品。这与金属熔化过程存在较大差异。四是后处理:通常情况下,可直接使用烧结后冶金品,或是经过烧结后处理,如表面淬火、挤压、熔渗等后处理工艺,使制件尺寸符合硬度、精度、耐磨性等方面的要求。

二、粉末冶金材料分类

1.铁基粉末冶金铁基粉末冶金材料广泛应用于汽车行业,随着汽车行业的不但拓展,铁基粉末冶金材料的功能、作用,也得到了最大程度的发挥。铁基粉末冶金材料包括碳钢和低合金粉末、铁-铬-硅系合金粉末、铁-铬-硼-硅系合金粉末,硬度一般为HB90,通过调整Cr13型、18-8型不锈钢的镍与铬含量,添加硼与硅元素制成的。其具有一定的致密性、耐磨性、结合强度,可取代镍基合金粉末。

2.铜基粉末冶金铜基粉末冶金材料烧结后冶金品,具有一定的抗腐蚀性、无磁性干扰等特征,由烧结的黄铜、铜镍合金、青铜材质构成。铜基粉末冶金所采用的材质是铜基,最好的铜基材质是铜锡合金,对催化剂、过滤器与电刷等作用明显,适用于电工器件、机械零件制造领域。

3.难熔金属材料难熔金属材料包括合金复合式材料、难熔性金属等,如钼、铌、钽等,其熔点、强度与硬度相对较高,主要用于航空航天、能源与核研究、国防等领域。粉末冶金工艺是钨、钼等难熔金属的主要生产工艺,制成的合金组织、成分均匀,能耗低且晶粒尺寸小,也是熔炼工艺所不能比拟的。

4.硬质合金硬质合金主要由碳化后的难熔性金属制成,借助金属粘结剂、粉末冶金法制成。切削领域的硬质合金材料,热硬性(1000℃)、硬度(80HRC)高,同时具备一定的耐磨性、抗压强度、耐腐蚀性、抗氧化性,但导热性、韧性差,适用于砂轮磨削、电加工的工业切削领域。根据材料含钴量,含量高适用于粗加工,含量低适用于精加工。

5.摩擦材料摩擦材料存在一定的摩擦磨损性,适用于摩擦离合器制作,以及制动器摩擦部分,以实现元件动力阻断、传递。摩擦材料由基本、辅助单元组成,耐磨性、热稳定性、承载能力主要由基本组元的结构与性能保证。辅助组元主要完善基本性能。

6.减摩材料减摩材料的耐磨性、摩擦系数低,可由金属或非金属材质与金属基体、减摩润滑剂制成。通过粉末冶金技术,可改善材料基体,调整减摩成分,以达到自润滑性能等方面的要求,适用于塑料减摩材料、铸造金属等领域。

三、粉末冶金材料应用

粉末冶金材料、零件,俨然成为了新技术、新材料发展的关键部分,也受到了制造业的高度重视。粉末冶金系列产品,在机械、家电、化工、环保、能源、冶金等产业领域的应用越发广泛。国防工业中的导弹、运载火箭、核工业等关键产品,只能用粉末冶金技术实现。对此,未来粉末冶金材料在新型医疗器械、新型信息技术、现代汽车、机床高端设备等领域的作用发挥程度,也会随之提高。

1.生物医学为固定细胞组织,需要利用到表面带有孔隙的生物医学元件,通常情况下,使用功能梯度结构材料,或是复合材料,如磷酸钙等,钛强度高,羟磷灰石与骨具有类似的矿物相,复合材料的生物相容性更强。氧化铝、聚乙烯等复合材料,抗拉强度达到100MPa,骨质脆弱。

2.能源领域能源材料是指能够满足新能源需求,促进新能源发展的材料,以带动新能源产业迅猛发展。新能源材料发展主要体现在太阳能、氢能、电池方面,随着能源开发逐步深入,对能源材料的需求也逐渐增加,如新能源汽车,随着市场占有率的不断提高,对软磁材料、摩擦零件、多孔材料、超硬工具材料等粉末冶金零件的需求增加。粉末冶金技术是生产动力电池等新材料的重要方法,除此之外,还需加强正极、负极材料的技术创新,以带动动力电池、电池材料技术的有效突破,满足新能源汽车对电池安全性、能量密度等技术要求。

3.信息行业软磁材料在信息行业的应用最为广泛,包括铁氧体软磁、金属软磁材料两类,前者主要通过粉末冶金烧结技术制成。软磁材料的饱和磁性强度、导磁率可通过烧结得以改善,以满足磁行业的应用需要。

四、总结

粉末冶金制品正不断向着高强度、高密度与形状繁琐的方向发展,对粉末冶金材料的性能要求也越发严格。随着国防、能源汽车、信息行业、生物医学等领域对粉末冶金制品需求量的不断增加,推动摩擦材料、难熔金属材料、铁基粉末冶金材料的应用,也成为了相关部门的重要工作之一。

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